Đề tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT BIA

Chia sẻ: Nguyễn Thị Mỹ Hạnh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

300
lượt xem 71
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cội nguồn của Bia là từ Châu Á, cả ngàn năm trước công nguyên, ở vùng đất Mesopotamia thuộc IRAQ ngày nay. Vào thời đó, người ta dùng bột lúa mạch làm ra bánh mì nướng, sau đó nhúng vào nước và dùng giống men có trong thiên nhiên để ủ tạo nên một thứ thức uống mà giờ đây,trong tiến trình phát triển, có tên gọi là Bia. Bia là một loại nước giải khát lên men rất bồ dưỡng. Bia có độ rượu nhẹ (hàm lượng khoảng 3-6%), có gas (hàm lượng CO2 khoảng 3-4 g/l), có bọt mịn xốp, có hương vị thơm ngon rất đặc...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT BIA

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN &&& Sermina : VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG Đề tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT BIA GVHD: Cô Nguyễn Ngọc Tâm Huyên Thực hiện: Nhóm 1 DH10DL Đỗ Phi Phúc 10157145 Nguyễn Văn Chiến 10157022 Nguyễn Tư 10157227 Phạm Thị Kim Thương 10157192 Phan Thanh Tuyền 10157221 Nông Văn Cảnh 10157014
Mở đầu …………………………………………………………………........5 A. Nguyên liệu và xử lí nguyên liệu …………………………………….…6 I. Malt đại mạch ……………...…………………………………………..…6 1.Thành phần hoá học của malt đại mạch……………... ………………....7 a.Nước( thuỷ phần) ……………...………………………………..….7 b.Glucid……………...…………………………………………….…7 c.Các hợp chất chứa Nitơ……………...…………………………..…9 d.Các hợp chất không chứa Nitơ……………...…………………..…10 e.Pherment( enzyme) ……………...……………………………..….10 II. Nguyên liệu thay thế……………...………………………………….....11 III. Hoa huplong……………...…………………………………………......12 1.Chất đắng……………...………………………………………………...13 a.Anpha – acid đắng……………...…………………………….……14 b.Bêta – acid đắng……………...………………………………..…..14 c.Nhựa mềm……………...……………………………………..……14 d.Nhựa cứng……………...……………………………………..…...14 2.Tinh dầu thơm……………...……………………………………..……15 3.Chất chát……………...……………………………………………..…15 4.Chất có chứa Nitơ……………...…………………………………..…..15 IV. Nước……………...……………………………………………….……16 B. Giống vi sinh vật và qui trình lên men bia ...….……………………….16 B1.Giống vi sinh vật……………...…………………………………………16 I.Phân loại……………...…………………………………………….……..17
II.Đặc điểm hình thái và kích thước……………...………………………18 III.Thành phần cấu tạo……………...……………………………………18 IV.Thành phần hoá học……………...…………………………………...19 V.Sinh trưởng và sinh sản……………...…………………………….…..20 1.Sinh trưởng……………...………………………………………….…20 2.Sinh sản……………...………………………………………………..21 a.Sinh sản vô tính……………...…………………………………...21 b.Sinh sản hữu tính……………...………………………………….22 VI.So sánh……………...…………………………………………….…23 B2.Quá trình lên men……………...…………………………………….…24 I.Lên men chính ..………………………………………………………...24 II.Lên men phụ ….……………………………………………………….25 C.Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men……………...…………….… 26 1.Lượng nấm men gieo cấy ban đầu……………...………………….….26 2.Nồng độ chất hoà tan của dịch đường huplong hoá……………….. ….26 3.Nhiệt độ của dịch lên men……………...…………………………..….26 4.Áp suất bề mặt……………...……………………………………….....27 5.Cường độ khuấy đảo dịch lên men……………...…………………..… 27 6.Nồng độ của s ản phẩm lên men ……………... ………………………...27 D.Tạo thành phẩm ...……………………………..………………………...27 1.Làm trong bia………………………………………………………..…28 2.Bão hoà CO2 ……………………………………………………….....28 3.Tăng độ bền của bia ………………………………………………......28
E.Lợi ích, tác hại c ủa bia. ……………... …………………………………...29 I.Lợi ích……………...………………………………………………….....29 II.Tác hại……………...…………………………………………………...32 F.Thực trạng ngành bia Việt Nam……………...…………………………32 G. Chiến lược makerting_Giải pháp SICPATRACE® cho ngành bia.....33 H.Một số kiến nghị……………... …………………………………………..35
MỞ ĐẦU Cội nguồn của Bia là từ Châu Á, cả ngàn năm trước công nguyên, ở vùng đất Mesopotamia thuộc IRAQ ngày nay. Vào thời đó, người ta dùng bột lúa mạch làm ra bánh mì nướng, sau đó nhúng vào nước và dùng giống men có trong thiên nhiên để ủ tạo nên một thứ thức uống mà giờ đây,trong tiến trình phát triển, có tên gọi là Bia . Bia là một loại nước giải khát lên men rất bồ dưỡng. Bia có độ rượu nhẹ (hàm lượng khoảng 3-6%), có gas (hàm lượng CO2 khoảng 3-4 g/l), có bọt mịn xốp, có hương vị thơm ngon rất đặc trưng. Ngoài ra, bia còn chứa m ột số ch ất bổ dưỡng:  Chất đạm: Đặc biệt là đạm hoà tan chiếm 8-10% chất tan, bao gồm protein, peptid và amino acid.  Glucid: Glucid tan (70% là dextrin, pentosan – sản phẩm caramel hoá).  Vitamin: Chủ yếu là vitamin nhóm B (vitamin B1, B2 …). Ngoài ra, trong bia chứa một lượng enzyme khác nhau. Đ ặc bi ệt, CO 2 hoà tan trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống bia, giúp tiêu hoá nhanh th ức ăn và ăn u ống ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo nếu như người uống sử dụng một liều lượng thích hợp Nhờ những đặc điểm nêu trên, bia được sản xuất và sử dụng rộng rãi ở h ầu h ết các n ước trên thế giới. Cũng như các công nghệ khác,quy trình sản xuất bia bao gồm ba công đoạn chính sau:  Xử lí nguyên liệu  Lên men  Thu hồi – tạo thành phẩm.
A. Nguyên liệu và xử lí nguyên liệu Công thức nguyên liệu chủ yếu cho sản xuất bia: Bia = Mail đại mạch + Hoa Huplong +H2O Ta có thể điểm qua các bước trong khâu xử lí nguyên liệu. I. Malt đại mạch Malt đại mạch là sản phẩm không tồn tại trong tự nhiên, nó là m ột s ản ph ẩm nhân t ạo: cho h ạt đại mạch nảy mầm và sự nảy mầm dừng lại ở sấy khô. Hạt đại mạch bao gồm: - Lớp vỏ hạt: có vai trò như một màng bán thấm, chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hoà tan trong hạt không cho thấm ra ngoài. Vỏ hạt chiếm một giá trị khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng. Đối với công nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt, mặt bất lợi là vì trong vỏ chứa các chất màu, các chất đắng & chất chát. Nếu những chất này hoà tan vào dịch đường sẽ làm giảm chất lượng của sản phẩm. Mặt lợi của vỏ là nó đóng vai trò xây dựng màng lọc trong quá trình tách bã khỏi khối cháo. - Nội nhũ: là phần lớn nhất đồng thời là phần giá tr ị nhất c ủa h ạt. C ấu trúc c ủa n ội nhũ g ồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein, xelluloza, chất béo, đường. - Phôi: là phần sống của hạt, trọng lượng cả phôi chỉ chiếm khoảng 2,5-5% so v ới tr ọng l ượng của hạt. Vai trò của phôi có tầm quan trọng đăc biệt không những đối với sự sống l ưu truyền c ủa cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất bia. Quá trình chế bi ến hạt để trở thành malt d ựa vào s ự n ảy mầm của hạt hay sự phát triển của phôi. Trong giai đo ạn này quá trình sinh h ọc ch ủ y ếu x ảy ra là s ự hoạt hoá và tích luỹ hoạt lực của enzyme trong hạt. Phôi là trạm ho ạt hoá và là nhà máy s ản xu ất enzyme, nếu thiếu nó thì cơ sở lí thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ.
Malt đại mạch là nguyên liệu chính cho sản xuất bia, Malt được sản xuất từ đại mạch. Quá trình quan trọng nhất để đại mạch chuyển thành malt là quá trình nảy mầm. Mục đích của quá trình này là biến hạt đại mạch thành sản phẩm giàu các enzim xúc tác sinh học, có hương vị thích hợp,màu sắcmong muốn cho loại bia sẽ sản xuất. Hoạt hoá & nâng cao năng lực của enzim chủ yếu có trong đại mạch, ứng dụng thuỷ phần hợp chất cao phân tử, chuyển hoá một phần chính đại mạch (dịch chiết, dịch lên men) khi hoạt lực enzim tăng dễ dàng cho quá trình sản xuất bia, tạo nhiệt độ,độ ẩm và môi trường thích hợp để phôi phát triển, hệ enzim thuỷ phân trong hạt đại mạch giải phóng khỏi trạng thái liên kết để trở thành trạng thái t ự do, tăng cường hoạt động tích luỹ các hệ enzim như amylaza, proteaza và m ột số enzim khác. Nh ờ l ượng tích tụ trong hạt kết quả là sự thuỷ phân tinh bột, protit, hemixenllulo, các ph ốt pho h ữu c ơ di ễn ra tri ệt đ ể hơn. Sau quá trình nảy mầm đem sấy khô tách rễ và làm sạch. 1.Thành phần hoá học của đại mạch. Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp. Các chỉ số về thành phần hoá h ọc là nhân t ố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch đó có đủ tiêu chuẩn để sản xu ất malt hay không. Đối với cộng nghệ sản xuất bia, các hợp phần sau quan trọng hơn cả: a.Nước (thuỷ phần). Thuỷ phần của đại mạch có ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và bảo qu ản hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt. Hai quá trìnhnày là nhân t ố quan tr ọng nh ất làm hao tổn chất khô.Thuỷ phần cao quá mức cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát tri ển. Đặc biệt nguy hiểm là các loại vi khuẩn hoại sinh gây thối rữa cho hạt. b.Gluxit. - Monosaccharit gồm glucoza, fructoza. - Disaccharit chủ yếu là saccharoza& maltoza. - Trisaccharit là đường raphinoza. - Polysaccharit là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit c ủa h ạt đ ại m ạch bao gồm:tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentoza & amilan.  Tinh bột.
Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột, với chủng gi ống có chất lượng cao có thể đạt 70%. Với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột có 2 ch ức năng: th ứ nh ất là ngu ồn th ức ăn dự trữ cho phôi & thứ hai là nguồn cung cấp chất hoà tan cho d ịch đ ường tr ước lúc lên men. Tinh bột được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi. Chúng tồn tại d ưới dạng kh ối l ập th ể, có kích thước khá bé gọi là “hạt tinh bột”. Tính chất hồ hoá của tinh b ột có ý nghĩa l ớn: tinh b ột đã được hồ hoá sẽ đường hoá nhanh hơn và triệt để hơn. Tinh bột gồm amylopectin và amyloza. Amyloza bao gồm các gốc đường glucoza liên k ết v ới nhau qua cầu oxy anpha-1,4 glucozit và tạo mạch thẳng. Amylopectin bao gồm các gốc đ ường glucoza liên kết với nhau qua cầu oxy anpha-1,6 và anpha-1,4 glucozid và tạo mạch nhánh. Mạch amyloza được xoắn theo vòng và có cấu trúc không gian giống như chiếc lò xo. Khi tiếp xúc với dung dịch I 2 thì chúng bị hấp thụ vào khoảng không của chiếc lò xo và tạo thành phức chất phản quang màu xanh. Khi c ấu trúc lò xo bị phá vỡ thì tính chất này cũng không còn. Đ ối v ới tác d ụng c ủa enzyme amylaza, m ạch amyloza bị phân cắt thành các đường đơn giản maltoza và glucoza.Amylopectin là chất vô đ ịnh hình,nó không tan trong nước nóng mà chỉ tạo thành hồ, với dung dịch I2 amylopectin chuyển thành màu tím. Trong môi trường giàu nước tinh bột bị thuỷ phân bởi hệ enzyme amylaza để tạo thành dextrin, đường kép maltoza, một ít glucoza và một số oligosaccharit. Các oligosaccharit này cùng v ới m ột ít dextrin thấp phân tử hoà tan bền vững vào n ước để tạo thành ch ất hoà tan c ủa d ịch đ ường tr ước lúc lên men. Sự thuỷ phân tinh bột bởi enzyme amylaza đóng vai trò lớn trong công nghệ sản xu ất malt và bia vì đây là phản ứng có tính chất nền tảng để xây d ựng c ơ s ở lí thuy ết c ủa quá trình ngâm, ươm m ầm, sấy malt và đường hoá nguyên liệu.  Xelluloza. Xelluloza được phân bố chủ yếu ở vỏ trấu, chiếm kho ảng 20% chất khô c ủa v ỏ. Phân t ử xelluloza gồm 2000-10000 gốc đường glcoza, xelluloza rất dai và khó bị phân cắt trong môi trường bình thường. Xelluloza không tan trong nước, hầu như không thay đổi về thành phần và c ấu trúc trong su ốt tiến trình sản xuất bia. Xelluloza đóng vai trò quan trọng trong quá trình l ọc d ịch đ ường vì l ớp v ỏ tr ấu là vật liệu tạo lớp màng lọc phụ lý tưởng.  Hemixelluloza. Hemixelluloza là thành phần chủ yếu tạo nên tế bào, là một phức hệ gồm pentoza,hexozan và axit uronic. Dưới tác dụng xúc tác của nhóm enzyme sitaza, hemixelluloza bị thuỷ phân thành hexoza và pentoza. Tất cả những đường đơn này hoà tan bền vững vào dịch đường và t ạo thành ch ất chi ết, là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho nấm men.  Các hợp chất pectin và hợp chất keo. Nó là dạng keo vì khi chúng hoà tan vào n ước nóng thì t ạo dung d ịch có đ ộ nh ớt cao. S ự t ồn t ại của hợp chất pectin và chất dạng keo trong dịch đường mang tính 2 m ặt. M ặt tiêu c ực là làm cho d ịch
đường có độ nhớt cao, khó lọc, còn mặt tích cực là tạo cho bia có v ị đ ậm đà và làm tăng kh ả năng t ạo và giữ bọt của sản phẩm.  Saccharit thấp phân tử. Saccharit thấp phân tử chủ yếu là một số đường đơn và đường kép. Các lo ại đ ường đ ơn gi ản trong hạt đại mạch tuy ít nhưng chúng đóng vai trò quan tr ọng đ ối v ới s ự phát tri ển c ủa phôi,đ ặc bi ệt là giai đoạn đầu của quá trình ươm mầm. c.Các hợp chất chứa Nitơ Hàm lượng các hợp chất chứa N 2 trong đại mạch khoảng 9-10% chất khô của hạt. Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng chúng đóng vai trò quan trọng đối với sự phát tri ển của phôi, đặc bi ệt là giai đo ạn đ ầu của quá trình ươm mầm.  Protit. Protit là chỉ số quan trọng thứ 2 sau tinh bột để đánh giá xem lô h ạt có đ ủ tiêu chu ẩn đ ể s ản xu ất bia hay không. Nếu hàm lượng cao quá bia dễ bị đục, rất khó bảo quản, nếu quá thấp quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà và kéo theo ch ỉ s ố non y ếu khác. Hàm l ượng protit t ốt nhất cho sản xuất bia là 8-10%. Khả năng tạo bọt và gi ữ bọt của bia cũng nh ư đ ộ b ền keo c ủa chúng phụ thuộc trước hết vào mức độ thuỷ phân của protit. Không những thế các thông s ố này còn ph ụ thuộc vào tỷ lệ giữa các cấu tử sản phẩm tạo thành trong quá trình thuỷ phân. Protit trong đại mạch gồm 2 nhóm là protein và proteit: - Protein gồm một số như levkozin, edestin, hodein và glutelin. Trong quá trình s ản xu ất malt và bia thì levkozin, edestin và một phần hodein hoà tan vào dịch đường và t ồn t ại trong bia còn các c ấu t ử khác bị kết lắng và thải ra ngoài theo bã malt và cặn lắng. - Proteit được tạo thành từ một phân tử có bản chất protein và một phân t ử khác có b ản ch ất phi protein. Điểm chung của proteit là kém hoà tan ho ặc hoà tan không b ền v ững. Trong s ản xu ất bia, proteit gây ảnh hưởng âm tính trực tiếp đến chất lượng sản ph ẩm, lo ại b ỏ t ối đa c ấu t ử này kh ỏi d ịch đường là công việc cần thiết nhưng cũng rất khó khăn.  Các hợp chất chứa N2 phi protit. Albumin và pepton có vai trò lớn trong việc tạo và giữ bọt đồng thời làm tăng v ị đẫm đà c ủa bia. Nhưng ở hàm lượng cao chúng làm giảm độ bên keo của bia vì chúng chính là tác nhân gây đ ục. Peptit được tạo thành từ những gốc acit amin, chúng dễ dàng hoà tan vào d ịch đ ường đ ể t ạo dung d ịch b ền vững và tồn tại trong bia như những thành phần dinh dưỡng. Acid amin chỉ chiếm khoảng 1% chất khô nhưng có vai trò lớn trong sản xu ất bia, là ngu ồn cung cấp N2 cho nấm men, là tác nhân chính tạo melanoit, tham gia t ạo b ọt và t ồn t ại trong bia nh ư m ột thành phần dinh dưỡng quan trọng.
d.Các hợp chất không chứa Nitơ. Polyphenol: tập trung chủ yếu ở lớp vỏ, dễ dàng kết hợp v ới protit cao phân t ử t ạo ph ức ch ất d ễ kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm. Mặt khác sự hoà tan của polyphenol vào d ịch đ ường l ại làm xấu đi hương và vị của bia. Chất chát và chất đắng thu ộc nhóm lipoit, là nguyên nhân gây ra v ị đắng khó chịu cho bia. Phitin là muối đồng thời của Canxi và Magiê với axit inozit photphoric, khi b ị thu ỷ phân t ạo inozit và axit phosphoric. Hợp chất này là nguồn cung cấp photpho cho n ấm men đ ồng th ời làm tăng đ ộ chua của dịch cháo ở giai đoạn đường hoá, đây là biện pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu suất thuỷ phân. Vitamin: B1 , B2 , B6 , C, PP2 , tiền vitamin A, E, acit pantoteic, biotin, acid pholievic và nh ững dẫn xuất vitamin khác, chúng là nhân tố điều hoà sinh trưởng của mầm. Chất khoáng: phân tích theo % trọng lượng tro: P 2O5 35%; SiO2 26%; K2O 21%; MgO 9%; CaO 2,8%; Na2O 2,4%; Fe2O3 1,5%; Cl 1%... Các chất khoáng đóng vai trò quan tr ọng trong quá trình s ản xuất malt và bia: nguyên tố P tham gia hình thành hệ thống đệm của dịch đường. e.Pherment (enzyme). Enzyme có vai trò đặc biệt trong công nghệ sản xuất bia. Giai đoạn ươm m ầm, hạt hút n ước b ổ sung đến 43-44% thì hệ enzyme được giải phóng khỏi trạng thái liên kết, chuyển thành tr ạng thái t ự do. Đến giai đoạn ươm mầm hoạt lực enzyme đạt mức tối đa, nhờ đó đến giai đo ạn đ ường hoá chúng có khả năng thuỷ phân hoàn toàn các hợp chất cao phân tử trong n ội nhũ hạt. Các s ản ph ẩm thu ỷ phân được hoà tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường. Trong hạt đại mạch gồm 2 nhóm enzyme chính là hyđrolaza và decmolaza.  Hydrolaza gồm một số enzyme có vai trò thuỷ phân tinh bột: - Diastaza: phân cắt tinh bột thành các sản phẩm dạng đ ường và dextrin g ồm 2 enzyme: anpha - amylaza và beta - amylaza. Enzyme anpha - amylaza phân cắt tinh b ột thành glucoza và dextrin, là enzyme chịu nhiệt nhưng lại kém chịu chua, nhiệt độ thích hợp 70 oC, pH = 5,7. Enzyme beta - amylaza tác động trực tiếp lên mạch amyloza, mạch nhánh và hai đầu chính c ủa amylopectin, s ản ph ẩm là đường maltoza và dextrin, nhiệt độ thích hợp là 63oC, pH = 4,7. - Sitaza gồm 2 enzyme: sitoclactaza và sitolitaza. Enzyme đầu thu ỷ phân hemixelluloza thành các sản phảm trung gian,còn enzyme sau thuỷ phân các sản phẩm trung gian thành s ản ph ẩm cu ối cùng là pentoza và hexoza. Nhờ có quá trình phân cắt này, thành tế bào b ị phá hu ỷ, t ạo đi ều ki ện cho các enzyme khác xâm nhập vào và nâng cao hoạt lực. - Proteinaza là enzyme thuỷ phân protein thành albumoza và pepton, sau đó chúng ti ếp t ục b ị phân cắt thành peptit và polypeptit. Độ chua thích hợp cho nhóm enzyme này ho ạt đ ộng là pH = 4,6-5,0,nhi ệt độ 50oC.
- Peptidaza gồm 2 enzyme: đipeptiaza và polypeptidaza, chúng tác động lên phân tử c ủa các đipepti và polypeptit để phân cắt chúng thành axit amin. Peptidaza ho ạt đ ộng m ạnh nh ất ở pH = 7,5 và ở nhi ệt độ 50-52oC. - Lipaza phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các acid béo bậc cao. Nhi ệt đ ộ t ối ưu cho hoạt động của lipaza là 35oC, pH = 5. - Amilophosphataza tham gia vào quá trình thuỷ phân tinh bột, chúng c ắt m ối liên k ết este c ủa axit phosphoric trong phân tử amylopectin. Nhờ quá trình này tinh b ột đ ược h ồ hoá m ột cách d ễdàng hơn.nhiệt độ tối ưu của enzyme này là 70oC, pH = 5,6. - Fitaza phá vỡ mối liên kết este giữa axit phosphoric v ới inozit, t ức chúng tham gia thu ỷ phân fitin. Quá trình này đóng vai trò quan tr ọng trong sản xu ất bia vì H 3PO4 được giải phóng sẽ tăng độ chua tác dụng và tăng cường lực đệm của dịch đường.  Decmolaza: Decmolaza xúc tác phản ứng oxy hoá khử c ủa quá trình hô h ấp và phân gi ải y ếm khí glucid (thực chất là quá trình lên men rượu) nghĩa là chúng tham gia tr ực ti ếp vào quá trình trao đ ổi ch ất c ủa tế bào. Nhóm enzyme này đóng vai trò quyết định trong việc ho ạt hoá và phát tri ển c ủa phôi ở giai đoạn ươm mầm. 2.Chỉ tiêu, chất lượng của malt trong sản xuất bia: ∙ Hình dáng bên ngoài của hạt: Hạt phải thống nhất về màu sắc: vàng nhạt óng ánh (giống như màu rơm), hạt có màu xanh là hạt chưa chín, màu đậm là thu hoạch bị ẩm, hạt có chấm màu nâu hoặc xám (đặc biệt là hai đầu hạt) là dấu hiệu bị mốc, không có khả năng nảy mầm, hạt có mùi thơm đặc trưng (giống màu rạ tươi). Hạt phải thống nhất về độ thuần khiết của giống lúa: với một loại giống đại mạch có chế độ xử lý kỹ thuật để đạt chất lượng yêu cầu. Trong sản xuất chỉ chấp nhận 5% các hạt ngoại lai khi dùng số lượng hạt đại mạch lớn. - Trọng lượng đại mạch nhỏ hơn (7 - 9)% trọng lượng hạt, không dùng hạt có ch ỉ s ố l ớn h ơn 9% (10% - 12%). - Dung trọng:
• Đại mạch loại 1 dung trọng (lon hon hoac bang) 680g/l hạt. • Đại mạch loại 2 dung trọng(650 - 680)g/l hạt. • Đại mạch loại 3 dung trọng(630 - 650)g/l hạt. - Trọng lượng tuyệt đối: đại mạch trung bình bằng(35 - 45)g/1000 hạt. • Đại mạch loại nặng >44g/1000 hạt. • Đại mạch loại trung= (44 - 45)g/1000 hạt. • Đại mạch loại nhẹ = (35 - 40)g/1000 hạt. Trong sản xuất chỉ dùng hai loại trên, loại thứ ba chỉ dùng với m ột tỷ lệ nhất đ ịnh thông th ường không quá(15 - 20)%. - Hàm lượng ẩm (w):phải đạt trung bình (10 - 15)%. Khi bảo qu ản t ốt nh ất = (12 - 13)% & không vượt quá 13% khi tàng trữ & w tối thi ểu cho phép là 10%. Trên 13% (nh ất là > 15% - 16% h ạt dễ bốc nóng, khó bảo quản, nếu độ ẩm < 10% hạt nhanh chóng mất khả năng nảy mầm. - Hàm lượng protit: di chuyển trong giới hạn (8 - 14)% chất khô c ủa h ạt. Protit càng nhi ều, tinh bột càng giảm & do đó chất hoà tan càng thấp. Đại mạch có nhi ều prôtit quá thì khó chế bi ến. Nh ưng ngược lại protit < 8% thì không thích hợp cho sản xuất bia vì bia ít b ột. Đ ại m ạch ch ất l ượng cao n ếu protid chiếm từ(9 - 11)%chất khô. - Hàm lượng tinh bột: chiếm từ (55 - 65)% trọng lượng hạt. Đại mạch dùng để sản xuất bia phải có lượng tinh bột không nhỏ quá từ (63 - 65)% tính theo chất khô. Ngoài ra malt dùng để sản xuất bia không được lẫn cát, rác c ỏ, các lo ại thóc khác, t ất c ả ph ải thuộc một nhóm đồng nhất. Nhìn hạt thóc tốt, khô, vỏ m ọng không có v ết là lo ại đại m ạch nhi ều tinh bột chuyên dùng để sản xuất bia vàng. II. Nguyên liệu thay thế. Để hạ giá thành sản xuất, cải tiến mùi vị của bia và nhằm m ục đích để đ ược lâu dài, trong s ản xuất bia người ta thường trộn lẫn một số đại mạch chưa nảy mầm hoặc các lo ại ngũ cốc khác đ ể thay thế thóc mầm, cũng có khi dùng tinh bột hoặc các lo ại đ ường (gluco, saccaro,malto ...) đ ể làm nguyên liệu thay thế. Gạo là nông sản chủ yếu chủ yếu của các n ước phương đông nh ư Vi ệt Nam, Trung Qu ốc, Nh ật, Triều Tiên ..., thành phần của gạo gồm tinh bột chi ếm từ (70 - 75)% ch ất khô, các lo ại đ ường chi ếm từ (2 - 5)% chất khô, protit từ (7- 8)% chất khô, ch ất béo t ừ (1 - 1,5)% ch ất khô, ch ất khoáng t ừ (1 - 1,2)% chất khô. Ta nhận thấy rằng gạo chứa nhiều tinh bột & ít protit do đó trong quá trình n ấu ta thu được một lượng lớn các chất hoà tan (khoảng 90% chất khô).
Qua đó ta thấy gạo là một sản phẩm phụ rất tốt thường được dùng để nấu kết h ợp v ới malt(t ỷ lệ thường là 20%) &thu được những loại bia có chất lượng cao. Ngoài gạo người ta còn dùng tiểu mạch, ngô làm nguyên liệu thay th ế. Tuy nhiên ti ểu m ạch không có vỏ trấu và khi bột tiểu mạch tiếp xúc với n ước thì protein c ủa chúng d ễ tham gia quá trình hydrat hoá để tạo thành phức chất keo tụ. Phức chất này có đ ặc đi ểm là r ất dai và d ẻo, có th ể kéo thành sợi được gọi là gluten. Vì tính chất quí giá này mà ti ểu m ạch ch ỉ đ ược dùng đ ể s ản xu ất bánh mỳ, vạn bất tắc dĩ mới sử dụng chúng trong sản xu ất bia. Còn v ới ngô thì trong công ngh ệ s ản xu ất bia, loại ngô được dùng thay thế malt đại mạch chủ yếu là loại trắng đục (hàm lượng tinh b ột cao, protein thấp) và được sử dụng dưới dạng bột đã nghiền nhỏ. Một trở ngại lớn khi đ ưa ngô vào s ản xuất bia là phôi của chúng quá lớn, hàm lượng chất béo nhi ều, khó lọc và gi ảm đ ộ b ền keo cũng nh ư khả năng tạo bọt của bia. Để sử dụng loại cốc này có hi ệu quả, tr ước lúc đ ưa vào ch ế bi ến d ịch đường ngô phải qua một công đoạn tách phôi và vỏ. III. Hoa huplong. Hoa huplong là một loại cây sống lâu năm, thuộc họ cây leo, chiều cao trung bình của cây houblon thường từ (10 - 15) m, lá cây hình bàn tay. Hoa huplong gồm hoa đực và hoa cái. Trong ngành s ản xuất bia người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn, hoa đực không sử dụng được vì nó rất bé và chứa rất ít hương lupulin. Cấu tạo của hoa huplong có những thành phần chính sau: cuống hoa, cánh hoa và những hạt lupulin vàng óng tựa phấn hoa. Những hạt ph ấn hoa này chứa chất đắng và chất thơm của hoa huplong. Lượng hạt này phụ thuộc vào giống và điều kiện trồng hoa huplong. Người ta đã chứng minh rằng ở điều kiện thời tiết nhiều ánh nắng m ặt tr ời thì hoa sẽ có nhiều hạt lupulin hơn. Hoa huplong có hình dạng quả trứng, dài từ (3 - 4) cm, màu hoa khi chín thường từ vàng đến vàng óng. Trọng lượng từng phần của hoa như sau: cánh hoa (66 - 67)%, h ạt lupulin (19 - 20)%, cu ống hoa (7 - 8)% và những cuống con của cánh hoa (5 - 6)%. Hi ện nay có trên 100 gi ống hoa houblon trên th ế giới. Thành phần chủ yếu trong hoa huplong: trong hoa huplong có ch ứa đ ựng nh ững h ợp ch ất đ ặc trưng cho loại hoa này như chất thơm, tinh dầu thơm ... những hợp ch ất này có ý nghĩa quan tr ọng v ề kỹ thuật trong sản xuất bia. Ngoài những hợp chất đặc trưng trong hoa còn ch ứa đ ựng những h ợp ch ất khác tượng tự các loại thực vật, một vài trong những hợp chất ấy cũng có ý nghĩa quan tr ọng trong k ỹ thuật. Thành phần hoá học của hoa houblon được tính ra % chất khô như sau:  Chất đắng: (12 -21)%.  Những chất hoà tan không có N: (26 - 28)%
 Tanin: (2,5 - 6)%.  Chất có N: (10 - 21)%.  Nước: (11 - 12)%.  Cellulo: (12 - 14)%.  Chất tro: (5 - 8)%. 1.Chất đắng. Chất đắng là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon. Nó t ạo cho bia v ị đ ắng đ ặc bi ệt và d ễ chịu, tạo một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia khi hoà tan vào d ịch đ ường và t ồn t ại trong bia. Các chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao, t ạo sức căng b ề m ặt giúp cho bia có kh ả năng giữ bọt rất lâu. Với nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có kh ả năng ức ch ế r ất nhanh s ự phát triển của vi sinh vật. Vì vậy chúng có tính kháng khuẩn rất cao và nh ờ đó làm tăng đ ộ b ền sinh h ọc của bia thành phẩm. Thành phần chất đắng trong hoa houblon gồm nhiều hợp chất (tính theo % chất khô):  Anpha - acid đắng: 6-9%.  Beta - acid đắng: 3-4%.  Nhựa mềm: 5-6%.  Nhựa cứng: 1-2%. a) Anpha - acid đắng. Cấu tử chất đắng quan trọng số một này bao gồm 6 hợp chất: humulon, cohumulon, adhumulon, prehumulon, posthumulon & 4– deoxyhumulon. Khả năng hoà tan của anpha - acid đ ắng trong n ước khoảng 500 mg/l, trong dịch đường thì ít hơn và trong bia thì hầu như không đáng k ể. ở giai đo ạn đun sôi dịch đường với hoa huplong các hợp chất humulon không hoà tan tr ực ti ếp vào mà chúng ph ải tr ải qua giai đoạn trung gian là quá trình đồng phân hoá. Sau đó các chất đ ồng phân này hoà tan và b ị thu ỷ phân thành các sản phẩm có độ đắng cao hơn nhiều so với hợp chất nguyên thuỷ. b) Beta - axit đắng. Nhóm axit này gồm: lupulon, colupulon, adlupulon,prelupulon. Lupulon là hợp chất dạng tinh th ể, màu trắng dạng lăng kính hoặc que dài, nóng chảy ở 92 oC. So với humulon thì lupulon kém đắng hơn nhưng tính kháng khuẩn cao hơn. Nếu bị oxy hoá beta - axit đắng chuyển thành hulupon, n ếu ph ản ứng kéo dài hulupon sẽ bị polyme hoá trở thành nhựa mềm và sau đó thành nhựa cứng.
c) Nhựa mềm. Nhựa mềm là polyme của các axit đắng, là chất vô đ ịnh hình, ch ưa đ ược xác đ ịnh v ề thành ph ần hoá học. Khả năng hoà tan của nhựa mềm vào dịch đường cao hơn beta - axit đắng vì v ậy chúng t ạo ra được lực đắng khá lớn cho bia. Đây là hợp phần có giá trị của chất đắng. d) Nhựa cứng. Nhựa cứng là polyme của các acit đắng nhưng ở mức độ cao h ơn nhi ều so v ới nh ựa m ềm. Chúng được hình thành trong quá trình sấy và bảo quản. Cấu tử này h ầu nh ư không hoà tan vào n ước và d ịch đường, chúng thải ra ngoài theo cặn lắng. Đây là hợp phần không có giá tr ị trong công ngh ệ s ản xu ất bia. 2.Tinh dầu thơm. Tinh dầu của hoa huplong hoà tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và t ạo ra cho nó m ột mùi thơm đặc trưng, rất nhẹ nhàng, dễ chịu. Tinh dầu thơm là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt ho ặc không màu, có mùi thơm rất mạnh. Tỷ trọng của chúng là 0,88, d ễ hoà tan trong r ượu etylic n ồng đ ộ cao. Trong nước tỷ lệ hoà tan của chúng không đáng kể. Tinh dầu th ơm bay h ơi khá nhanh ở nhi ệt đ ộ thường. Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa huplong có đến 98% l ượng tinh d ầu bay ra ngoài theo hơi nươc, chỉ còn lại 2% tồn tại ở trong bia. Đối với bia vàng thì l ượng tinh d ầu 2% này quy ết đ ịnh hương thơm của chúng. 3.Chất chát. Chất chát (tanin) trong hoa huplong có ý nghĩa nhất định trong quá trình kỹ thuật và ảnh hưởng tới chất lượng bia, giúp cho dịch đường trong nhanh và làm kết tủa những chất protit không b ền v ững, làm tăng độ bền vững của bia. Với lượng chất chát vừa phải nó gâybia có v ị chát nh ẹ, d ễ ch ịu,n ếu l ượng này nhiều sẽ gây cho bia chát và đắng. Người ta sử dụng tanin c ủa hoa huplong đ ể lo ại các c ấu t ử protein khó biến tính và kết lắng ra khỏi dịch đường vì chúng tồn tại trong bia sẽ gây đục sau này. 4.Chất có chứa Nitơ. Trong hoa huplong có chứa 1 số chất mà những chất ấy có chứa N: protit, albumin, pepton, axitamin, muối amon ... trong số này có khoảng 44% những ch ất ch ứa N có kh ả năng k ết t ủa v ới axit phospho – wolfram. Tiếp đến khoảng 20% là muối amon, amitvà 19% aminvà những chất khác. IV. Nước. Nước là 1 trong các nguyên liệu chính để sản xuất bia chi ếm (80 - 90)% tr ọng l ượng bia thành phẩm. Thành phần hoá học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp tới toàn bộ kỹ thuật sản xuất và ảnh hưởng rất lớn tới đặc điểm, tính chất và chất lượng bia thành ph ẩm. Trong quá trình s ản xu ất
bia cần một lượng nước rất lớn, một phần dùng để đun sôi, hồ hoá, đường hoá, một phần đ ể r ửa men, rửa thiết bị và nấu hơi. Việc sử dụng nước rộng rãi như vậy đòi hỏi n ước phải có thành phần và tính chất thích hợp nhất định. Thành phần của nước phụ thuộc vào nguồn của nó. Nước mạch thường ch ứa nhi ều mu ối và chất hữu cơ hơn, nước mưa chứa nhiều khí hơn. Phụ thuộc vào thành ph ần c ủa các l ớp đ ất mà ngu ồn nước đi qua, những dòng nước mạch có những lượng muối và chất hữu c ơ theo tỷ l ệ khác nhau. Đ ặc biệt acit cacbonat rất thừa thãi trong đất, nó hoà tan cacbonat ki ềm thổ và những cacbonat khác và đ ưa chúng về các dạng bicacbonat. Nước thiên nhiên r ất giàu các mu ối hoà tan d ạng ở d ạng ion, trong đó nhiều nhất là các catrion Ca, Mg, Na, K, Fe, Al ...và các anion -OH, -HCO3, -NO2 ... Trong trường hợp dưới khái niệm nước dùng để nấu bia ta có thể hiểu là n ước dùng đ ể n ấu d ịch lên men. Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến quá trình hồ hoá, đ ường hoá. Ngoài ra các muối của chúng đi vào thành phần của dịch đường và hoa, tham gia vào sự hình thành mùi vị và một vài tính chất của bia. Các muối trong nước tác dụng tương hỗ với các thành phần, tính chất của dịch đường và bia. Các bicacbonat và cacbonat có trong nước sẽ hoà tan những chất đắng trong v ỏ malt, nh ững ch ất đắng này gây cho dịch đường và bia có vị đắng khó chịu. Đặc biệt Na 2CO3 và NaHCO3 hoà tan cả các chất chát của malt gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia. Nước để rửa men và thiết bị đỏi hỏi phải sạch, không được chứa nhiều các hợp chất hữu c ơ và vi sinh vật. Đặc biệt đối với các vi sinh vật và vi trùng có ảnh h ưởng tr ực ti ếp đ ến nh ững quá trình k ỹ thuật sản xuất bia, phải thường xuyên kiểm tra dưới kính hi ển vi để xác đ ịnh l ượng vi sinh v ật có trong nước, nếu lượng này nhiều quá ta phải ti ến hành sát trùng. N ước dùng đ ể r ửa thi ết b ị không được chứa NH3 và các nitrit. Tốt nhất ta nên dùng nước có độ c ứng thấp đến độ cứng trung bình. V ề mặt cảm quan nước phải thoả mãn yêu cầu giống như đối với nước dùng để uống. Chất lượng của nước:  Độ cứng của nước (nho hon hoac bang) (4 - 10)oĐ.  Độ pH = (6,5 - 7)%.  Hàm lượng muối CO22- < 50 mg/l.  Hàm lượng muối Mg2- < 100 mg/l.  Hàm lượng muối Cl- : (75 - 150) mg/l.  Hàm lượng CaSO4: (150 - 200) mg/l.  Hàm lượng Fe2+ < 0,3 mg/l.  Vi sinh vật (nho hon hoac bang) 100 tế bào/lít.
 Các kim loại nặng: không có.  Các vi sinh vật gây bệnh:không có.  Ecoli (nho hon hoac bang) 2% (2 tế bào/lít).)%. B. Giống vi sinh vật và quy trình lên men bia. B1. Giống vi sinh vật. Lên men bia là giai đoạn quan trọng , quyết đ ịnh chất lượng của bia và hiệu suất sản xuất. Quá trình lên men sẽ chuyển hoá thành ethanol do tác nhân gây lên men là các chủng nấm men thuộc giống Saccharomyces. Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của chúng là (25 - 30)oC, nhưng một số loài trong giống này vẫn có thể phát triển tốt ở nhiệt độ (2 - 3) oC. Nấm men bia ngừng hoạt động ở nhiệt độ trên 40 oC và có thể chết dần ở nhiệt độ này nhưng chúng lại chịu được nhiệt độ thấp rất tốt, thậm trí ở nhiệt độ -180 oC chúng vẫn sống. Khác với các vi sinh vật khác, nấm men bia có thể phát tri ển trong môi tr ường có oxy l ẫn môi tr ường không có oxy. Trong quá trình lên men bia, lúc đầu môi trường mới có oxy hoà tan, n ấm men dùng oxy đó để oxy hoá cơ chất, tạo năng lượng cho sinh sản và phát tri ển. Khi đã tr ải qua m ột giai đo ạn lên men, lượng oxy hoà tan cạn dần thì tế bào nấm men lại thu năng lượng nh ờ h ệ enzim đ ặc bi ệt c ủa mình qua phản ứng oxy hoá khử các cơ chất. Nấm men đóng vai trò quy ết đ ịnh trong s ản xu ất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hoá nguyên li ệu thành s ản phẩm. I.Phân loại. Giống [Chi] Saccharomyces có khoảng 40 loài (van der Walt, 1970) và các loài trong gi ống này được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong làm n ổi bánh, bia, r ượu,… chúng hi ện di ện nhi ều trong sản phẩm có đường, đất, trái cây chín, phấn hoa,… Một số loài đại diện:  Saccharomyces cerevisiae  Saccharomyces carlsbergensis  Saccharomyces bayanus  Saccharomyces boulardii
 Saccharomyces bulderi  Saccharomyces cariocanus  Saccharomyces cariocus  Saccharomyces chevalieri  Saccharomyces dairenensis  Saccharomyces ellipsoideus  Saccharomyces martiniae  Saccharomyces monacensis  Saccharomyces norbensis  Saccharomyces paradoxus  Saccharomyces pastorianus  Saccharomyces spencerorum  Saccharomyces turicensis  Saccharomyces unisporus  Saccharomyces uvarum  Saccharomyces zonatus Trong đó,loại được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis, nó được dùng để sản xuất bia từ hàng nghìn năm trước. Trong lên men bia có thể sử dụng hai phương pháp sau: Lên men nổi: Thường sử dụng chủng Sac. Cerevisiae. Lên men chìm: Thường sử dụng chủng nấm men Sac. Carlsbergensis. II. Đặc điểm hình thái và kích thước: Nấm men saccharomyces có hình bầu dục, gần tròn, kích thước khoảng 6 - 8 µmx 5 - 6 µm. N ấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình tr ứng, có kích th ước nh ỏ, t ừ 5 - 14 mircomet. Saccharomyces là loại nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, gồm có nấm men nổi và nấm men chìm:
 Nấm men nổi (ale): tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi th ường dính l ại v ới nhau t ạo thành chuỗi tế bào nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với kích thước 7-10 micromet.  Nấm men chìm (lager): hầu hết các tế bào khi quan sát thì n ảy ch ồi đ ứng riêng l ẻ ho ặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu. Sự khác nhau giữa nấm men nổi v à nấm men chìm: là kh ả năng lên men các lo ại đ ường trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn đ ường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng đ ược 1/3 đường sacaroza. Ngoài ra chúng còn khác nhau v ề khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào t ử. Quá trình trao đ ổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá tr ình lên men, còn c ủa n ấm men n ổi x ảy ra m ạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu đ ược nhi ều h ơn n ấm men chìm. N ấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào t ử c ủa n ấm men chìm lâu h ơn và hạn chế hơn nấm men nổi. III. Thành phần cấu tạo: Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và thu ộc gi ới n ấm. Nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau: • Vách tế bào • Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có c ấu tạo chủ yếu là lipoprotein, gi ữ vai trò đi ều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.
• Tế bào chất: gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các c ấu t ử khác nhau nh ư b ộ máy Golgi, lysosom, không bào, (chứa các sản phẩm bị phân cắt, hay chất độc lạ có thể có hại cho tế bào. Năng l ượng cung c ấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong t ế bào chất. Trong t ế bào ch ất có nhân chứa thông tin dị truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh t ổng h ợp và sinh sản của tế bào. Nhân nấm men có phần trên là trung th ể (centrosome) và centrochrometin và ph ần đáy của nhân có thêm không bào (vacuole), bên trong ch ứa 6 c ặp nhi ễm s ắc th ể (NST) và bên ngoài màng nhân có nhi ều ti thể bám quanh. Ngoài ra còn có h ạt glycogen, h ạt m ỡ d ự tr ữ ch ất dinh dưỡng cho tế bào. Cấu tạo nấm men IV. Thành phần hóa học: Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ thu ộc vào đi ều ki ện môi trường nuôi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi tr ường nuôi c ấy và tình tr ạng sinh lý của tế bào. • Nấm men ép có chứa 70-75% nước, 25-30% còn lại là chất khô.